Par Jacques et Michel Demierre.

L’air est approximativement composé de :

• 78,08 % de diazote
• 20,95 % de dioxygène
• moins de 1 % d’autres gaz dont :
  • les gaz rares,principalement de l’argon 0,93 %
  • le dioxyde de carbone 0,0399 % (399 ppm)
  • le méthane 0,000172 % (1,72 ppm)

Il n’est pas rare en milieu confiné que l’air soit vicié. Il est parfois observé une diminution de la concentration d’oxygène ou la présence de gaz en concentrations toxiques, comme du CO2 dans des grottes, du H2S dans les égouts, du CO lors de l’utilisation d’un moteur à explosion ou du NOX lors de travaux aux explosifs.

Lors de la visite d’une ancienne mine de charbon, la concentration d’oxygène est descendue à des niveaux dangereux, sans pour autant être décelable ou gêner la progression.

En milieu confiné, il faut assurer une qualité de l’air, avec  :

• une concentration d’oxygène entre 19 et 21%
• le respect des valeurs limites des substances dangereuses

Afin d’assurer la qualité de l’air, il est parfois nécessaire de mettre en oeuvre des techniques de ventilation artificielle ou d’améliorer la ventilation naturelle. Si la qualité de l’air ne peut être assurée, il faut utiliser des appareils de protection des voies respiratoires, en particulier un Appareil Respiratoire Isolant (ARI) .

En cas de risque, un monitoring des concentrations dans l’atmosphère est requis. Différents détecteurs de gaz permettent le suivi en temps réel avec un déclenchement d’alarmes lorsque les seuils sont dépassés. Les deux principaux seuils sont la VLE et VME (Si la VLE et la VME son identiques, le seuil ne dois jamais être dépassée sur 15 minutes) :

• VLE. Valeur Limite d’Exposition
  • calculée sur une courte durée
  • 4 pics d’exposition par jour
  • au minimum 1 heure entre chaque pic
• VME = Valeur Moyenne d’Exposition
  • 8 heures par jour
  • 42 heures hebdomadaires
  • Pendant de longue périodes

Autres seuils :

• IDLH (Immediately Dangerous to Life or Health) :. Valeur seuil d’évacuation lors d’expositions ponctuelles intenses.
• EEGL (Emergency Exposure Guidance Levels, NRC recommended values). Expositions pas inoffensives, mais tolérables (incendies, accident, …). Les effets temporaires sont tolérés par des personnes jeunes et en bonne santé.

L’oxygène est essentiel à la vie, car nécessaire à la respiration. Sa concentration est de 20.95% à l’air libre.

Effets physiologiques en fonction de la teneur en oxygène dans l’air :

• 14-19% = Fatigue, bâillements
• 10-14% = Pouls rapide, malaises, vertiges
•  8-10% = Nausées, évanouissement rapide
• En Dessous de 8% = Coma en moins de 40 secondes, arrêt respiratoire, mort

Les travaux dans une atmosphère appauvrie en oxygène sont potentiellement dangereux en particulier lorsque la concentration est inférieure à 17% et des mesures doivent être prises (inrs ED6126). Un mesure de la concentration d’oxygène est souvent indispensable en milieu confiné.

La norme prévoit que  la concentration d’oxygène doit se situer entre 19 et 21%. A noter encore que ces valeurs doivent être ajustées avec l’altitude. Ce qui compte, c’est la pression partielle d’oxygène et non la concentration (par exemple la concentration n’est plus que de 19.3% à 2000 mètres d’altitude). Il n’y a pas de valeur IDLH pour l’oxygène, cependant une valeur équivalente correspond à 14% (100 torr), bien que tout manque d’oxygène doit être considéré comme IDLH.

Le CO2 est présent naturellement dans l’air ambiant avec des concentrations de 300 à 600 ppm. Il est principalement produit par la décomposition de matière organique. A noter qu’il est aussi utiliser par certains dispositifs d’extinction d’incendie. Sa densité relative à l’air est de 1.52. Il s’accumule donc dans les creux, et les puits. Ce gaz se rencontre en concentration dangereuses dans certaines grottes et gouffres.

Les seuils :

• VME = 5’000 ppm (0.5%)
• IDLH = 40’000 ppm (4%)
• 60-minutes EEGL = 25’000 ppm (2.5%)
• 24-hour EEGL = 25’000 ppm (2.5%)

Les symptômes sont les suivants :

•  Augmentation de la ventilation
•  Céphalée, respiration pénible, bourdonnements d’oreilles
•  Malaise, sensation de vertige
•  Perte de connaissance

L’H2S est très toxique. Il se fixe sur l’hémoglobine à la place de l’oxygène. Il a une odeur typique d’œuf pourri, décelable à partir de 0.00047 ppm, mais en forte concentration il passe inaperçu, car il provoque une narcose olfactive à partir de 100-150 ppm. Ce gaz peut se trouver par exemple dans les réseau d’égouts et y a déjà provoqué des accidents mortels.

Les seuils :

• VME = 7 ppm, VLE = 14 ppm
• 60-minutes EEGL = 10 ppm
• 24-hour EEGL = 2.8 ppm

Autres valeurs :

• 800 ppm correspond à la concentration léthal pour 50% des personnes en 5 minutes  (LC50)

Les symptômes sont les suivants :

•  L’inhalation prolongée de sulfure d’hydrogène peut provoquer la mort juste après quelques mouvements respiratoires. L’inhalation du gaz, même en quantité relativement faible, peut entraîner une perte de connaissance.
• L’exposition à des concentrations inférieures peut avoir comme conséquence des irritations des yeux, de la gorge, une toux douloureuse, un souffle court et un épanchement de fluide dans les poumons. Ces symptômes disparaissent habituellement en quelques semaines.

Le CO est un gaz Inodore, incoloreet sans saveur (indécelable par les sens). Sa densité relative à l’air est de 0.97. Il est produit lors d’une mauvaise combustion ou une explosion (en particulier par les moteurs à explosions). Il est toxique par inhalation principalement en se fixant sur l’hémoglobine (carboxyhémoglobine COHb).

Les seuils :

• VME = 30 ppm, VLE = 30 ppm
• IDLH = 1’200 ppm
• 60-minutes EEGL = 180 ppm
• 24-hour EEGL = 45 ppm

Les symptômes sont les suivants (dans l’ordre croissant de gravité) :

• Difficultés respiratoires
• Céphalées (maux de tête frontaux), vertiges, nausées, vomissements
• Obnubilation ou agitation, tremblements, propos incohérents, troubles visuels, ébriété,
• impotence musculaire.
• Perte de connaissance au moindre effort
• Coma et mort

Travaux de minage en spéléologie avec contrôle de la concentration de CO :

Plus de détails sur le CO et les explosifs.

Les vapeurs nitreuses sont composées de plusieurs molécules : NO, NO2 et N2. Le NO2 est très toxique Il est détectable à faible concentration par l’odorat, mais l’atmosphère est dangereuse sans gêne importante :

• 0.1 ppm seuil de l’odorat
• 0.5 ppm odeur âcre caractéristique

Sa densité  relative à l’air est de 2.0. Il est donc beaucoup plus lourd que l’air. Le NO2 se fixe sur l’eau. Il est donc possible de le capturer en humidifiant la zone.

Seuils pour le NO2 :

• VME = 3 ppm, VLE = 3 ppm
• IDLH = 20 ppm
• 60-minutes EEGL = 10 ppm
• 24-hour EEGL = 2 ppm

Les symptômes sont les suivants :

• Irritation occulo-pharyngée et respiratoire (toux). Disparaît après l’exposition, puis œdème pulmonaire aigu après 2-36 heures
• Cyanose, nausée, vomissement, perte de connaissance
• Baisse de la pression artériel rapide, asphyxie

Les poussières en suspension  dans l’air sont une source importante de risque. Ce risque dépend en particulier du type de poussière, avec comme exemples concrets les particules d’amiante cancérigènes ou de silice (silicose). Des normes existent aussi pour les poussières.